FILE 结构体的定义，inode ，软链接和硬链接的理解
一、FILE結構體：
? ? ?C將每個文件簡單地作為順序字節流。每個文件用文件結束符結束，或者在特定字節數的地方結束，這個特定的字節數可以存儲在系統維護的管理數據結構中。當打開文件時，就建立了和文件的關系。
在開始執行程序的時候，將自動打開3個文件和相關的流：標準輸入流、標準輸出流和標準錯誤。流提供了文件和程序的通信通道。例如，標準輸入流使得程序可以從鍵盤讀取數據，而標準輸出流使得程序可以在屏幕上輸出數據。打開一個文件將返回指向FILE結構(在stdio.h中定義)的指針，它包含用于處理文件的信息，也就是說，這個結構包含文件描述符。文件描述符是操作系統數組(打開文件列表的索引)。每個數組元素包含一個文件控制塊(FCB, File Control Block)，操作系統用它來管理特定的文件。
FILE結構體在VC6.0中有如下定義：
#ifndef _FILE_DEFINED
struct _iobuf {
char *_ptr; //文件輸入的下一個位置
int _cnt; //當前緩沖區的相對位置
char *_base; //指基礎位置(即是文件的其始位置)?
int _flag; //文件標志
int _file; //文件的有效性驗證
int _charbuf; //檢查緩沖區狀況,如果無緩沖區則不讀取
int _bufsiz; //???這個什么意思
char *_tmpfname; //臨時文件名
? ? ? ? };
typedef struct _iobuf FILE;
#define _FILE_DEFINED
#endif
Linux文件描述符：
? ? 在Linux中，所有對設備和文件的操作都是用文件描述符來進行的，果此目錄文件描述符是一個非負的整數，它是一個索引值，指向內核中每個進程打開文件的記錄表。當打開一個現存文件或創建一個新文件時，內核就向進程返回一個文件描述符；當需要讀寫文件時，也需要把文件描述符作為參數傳遞給相應的函數。
? ? 通常，一個進程啟動時，都會打開3個文件：標準輸入、標準輸出和標準出錯處理。這3個文件分別對應文件描述符為0、1和2（宏STD_FILENO、STDOUT_FILENO和STDERR_FILENO）。
? ?舉個例子，打開/lxj/test4-7.c文件，如下沒有test4-7.c文件，程序自動創建，程序中返回的文件描述符為3。因為進程啟動時，打開了標準輸入、標準輸出和標準出錯處理三個文件，因此返回的文件描述符為3。
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
? ?? ? int fd;
? ?? ? if((fd = open("/home/lxj/test4-7.c",O_CREAT|O_WRONLY|O_TRUNC,0611))<0){
? ?? ?? ?? ???perror("openfile test4-7.c error!\n");
? ?? ?? ?? ???exit(1);
? ?? ? }
? ?? ? else{
? ?? ?? ?? ???printf("openfile test4-7.c success:%d\n",fd);
? ?? ? }
? ?? ? if(close(fd) < 0){
? ?? ?? ?? ???perror("closefile test4-7.c error!\n");
? ?? ?? ?? ???exit(1);
? ?? ? }
? ?? ? else?
? ?? ?? ?? ???printf("closefile test4-7.c success!\n");
? ?? ? exit(0);
}
程序執行結果如下：
二、inode,軟鏈接和硬鏈接
1、什么是inode：
文件數據都儲存在"塊"中，我們必須找到一個地方儲存文件的元信息，比如文件的創建者、文件的創建日期、文件的大小等等。這種儲存文件元信息的區域就叫做inode，中文譯名為"索引節點"。
2、inode的內容：
inode包含文件的元信息，具體來說有以下內容：
* 文件的字節數
* 文件擁有者的User ID
* 文件的Group ID
* 文件的讀、寫、執行權限
* 文件的時間戳，共有三個：ctime指inode上一次變動的時間，mtime指文件內容上一次變動的時間，atime指文件上一次打開的時間。
* 鏈接數，即有多少文件名指向這個inode
* 文件數據block的位置
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可以用stat命令，查看某個文件的inode信息：
stat example.txt
總之，除了文件名以外的所有文件信息，都存在inode之中。
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3、inode的大小：
inode也會消耗硬盤空間，所以硬盤格式化的時候，操作系統自動將硬盤分成兩個區域。一個是數據區，存放文件數據；另一個是inode區（inode table），存放inode所包含的信息。
每個inode節點的大小，一般是128字節或256字節。inode節點的總數，在格式化時就給定，一般是每1KB或每2KB就設置一個inode。假定在一塊1GB的硬盤中，每個inode節點的大小為128字節，每1KB就設置一個inode，那么inode table的大小就會達到128MB，占整塊硬盤的12.8%。
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查看每個硬盤分區的inode總數和已經使用的數量，可以使用df命令。
df -i
查看每個inode節點的大小，可以用如下命令：
sudo dumpe2fs -h /dev/hda | grep "Inode size"
由于每個文件都必須有一個inode，因此有可能發生inode已經用光，但是硬盤還未存滿的情況。這時，就無法在硬盤上創建新文件。
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4、inode號碼：
每個inode都有一個號碼，操作系統用inode號碼來識別不同的文件。
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這里值得重復一遍，Unix/Linux系統內部不使用文件名，而使用inode號碼來識別文件。對于系統來說，文件名只是inode號碼便于識別的別稱或者綽號。表面上，用戶通過文件名，打開文件。實際上，系統內部這個過程分成三步：首先，系統找到這個文件名對應的inode號碼；其次，通過inode號碼，獲取inode信息；最后，根據inode信息，找到文件數據所在的block，讀出數據。
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使用ls -i命令，可以看到文件名對應的inode號碼：
ls -i example.txt
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5、目錄文件：
Unix/Linux系統中，目錄（directory）也是一種文件。打開目錄，實際上就是打開目錄文件。
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目錄文件的結構非常簡單，就是一系列目錄項（dirent）的列表。每個目錄項，由兩部分組成：所包含文件的文件名，以及該文件名對應的inode號碼。
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ls命令只列出目錄文件中的所有文件名：
ls /etc
ls -i命令列出整個目錄文件，即文件名和inode號碼：
ls -i /etc
如果要查看文件的詳細信息，就必須根據inode號碼，訪問inode節點，讀取信息。ls -l命令列出文件的詳細信息。
ls -l /etc
6、inode的特殊作用：
由于inode號碼與文件名分離，這種機制導致了一些Unix/Linux系統特有的現象。
1. 有時，文件名包含特殊字符，無法正常刪除。這時，直接刪除inode節點，就能起到刪除文件的作用。
2. 移動文件或重命名文件，只是改變文件名，不影響inode號碼。
3. 打開一個文件以后，系統就以inode號碼來識別這個文件，不再考慮文件名。因此，通常來說，系統無法從inode號碼得知文件名。
? ? ? 第3點使得軟件更新變得簡單，可以在不關閉軟件的情況下進行更新，不需要重啟。因為系統通過inode號碼，識別運行中的文件，不通過文件名。更新的時候，新版文件以同樣的文件名，生成一個新的inode，不會影響到運行中的文件。等到下一次運行這個軟件的時候，文件名就自動指向新版文件，舊版文件的inode則被回收。
7、硬鏈接：
一般情況下，文件名和inode號碼是"一一對應"關系，每個inode號碼對應一個文件名。但是，Unix/Linux系統允許，多個文件名指向同一個inode號碼。這意味著，可以用不同的文件名訪問同樣的內容；對文件內容進行修改，會影響到所有文件名；但是，刪除一個文件名，不影響另一個文件名的訪問。這種情況就被稱為"硬鏈接"（hard link）。
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ln命令可以創建硬鏈接：
ln 源文件 目標文件
運行上面這條命令以后，源文件與目標文件的inode號碼相同，都指向同一個inode。inode信息中有一項叫做"鏈接數"，記錄指向該inode的文件名總數，這時就會增加1。反過來，刪除一個文件名，就會使得inode節點中的"鏈接數"減1。當這個值減到0，表明沒有文件名指向這個inode，系統就會回收這個inode號碼，以及其所對應block區域。
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這里順便說一下目錄文件的"鏈接數"。創建目錄時，默認會生成兩個目錄項："."和".."。前者的inode號碼就是當前目錄的inode號碼，等同于當前目錄的"硬鏈接"；后者的inode號碼就是當前目錄的父目錄的inode號碼，等同于父目錄的"硬鏈接"。所以，任何一個目錄的"硬鏈接"總數，總是等于2加上它的子目錄總數（含隱藏目錄）,這里的2是父目錄對其的“硬鏈接”和當前目錄下的".硬鏈接“。
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8、軟鏈接：
除了硬鏈接以外，還有一種特殊情況。文件A和文件B的inode號碼雖然不一樣，但是文件A的內容是文件B的路徑。讀取文件A時，系統會自動將訪問者導向文件B。因此，無論打開哪一個文件，最終讀取的都是文件B。這時，文件A就稱為文件B的"軟鏈接"（soft link）或者"符號鏈接（symbolic link）。
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這意味著，文件A依賴于文件B而存在，如果刪除了文件B，打開文件A就會報錯："No such file or directory"。這是軟鏈接與硬鏈接最大的不同：文件A指向文件B的文件名，而不是文件B的inode號碼，文件B的inode"鏈接數"不會因此發生變化。
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ln -s命令可以創建軟鏈接。
ln -s 源文文件或目錄 目標文件或目錄
轉載于:https://blog.51cto.com/760470897/1761521
總結
以上是生活随笔為你收集整理的FILE 结构体的定义，inode ，软链接和硬链接的理解的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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